Látott már fotont közelről?

A fény és anyag kölcsönhatásával kapcsolatos elméleti munka eredményeként a Birminghami Egyetem munkatársai először alkottak képet arról, hogy hogyan fest a fényt alkotó elemi részecske, a foton.

A foton az elektromágneses sugárzások, köztük a fény legkisebb egysége. Tömege nincs, vákuumban fénysebességgel mozog. A fény terjedésével, a részecske útjával, így az anyaggal való kölcsönhatásainak lehetőségei is végtelenek, viselkedésének modellezése ezért rendkívül nehéz, pedig a kvantumfizika sok évtizede próbálkozik vele.

A brit tudósok a problémát úgy igyekeztek megoldani, hogy a lehetőségeket különböző halmazokba rendezték, és egy olyan modellt alkottak, amely nem csak a foton és a részecskét kibocsátó anyag kölcsönhatását, de az ebből származó energia útját is leírja. A számítások egyik mellékterméke lett az egyedi fotont ábrázoló vizualizáció.

A kalkulációink nyomán egy addig megoldhatatlan probléma kiszámíthatóvá vált. A modellünk egyik eredménye ez a kép a fotonról, amilyet a fizika eddig nem látott

– magyarázta a kutatás egyik szerzője, Dr Benjamin Yuen.

Felragyog az ég

A vizualizáció leginkább egy kék-zöld sugarakat kibocsátó citrom diszkós/teletabis változatára hasonlít.

Yuen szerzőtársa, Angela Demetriadou professzor rámutatott, hogy a környezet optikai tulajdonságai komoly hatással vannak a fotonok keletkezésére, a részecskék színére és alakjára, vagy hogy milyen eséllyel létezhetnek.

Ez a munka segíti a fény és anyag közötti energiaátadás megértését, másodsorban pedig annak megértését, hogyan terjednek a fénysugarak közelre és távolra. Nagyon sok információt eddig csak zajnak tekintettünk – de sok olyan információ van benne, amit már megértünk és fel tudunk használni

– hangsúlyozta Dr. Yuen.

Mindez a kutatók szerint azért fontos, mert ez az elméleti megközelítés új utat nyit a fény és anyag kölcsönhatásával kapcsolatos műszaki tervezésben, ami nagyon sok technikánál előrelépéshez vezethet, például a szenzorok, napelemek, vagy kvantumszámítástechnika területén.

(Phys.org, University of Birmingham)